氧化石墨技術(shù)

氧化石墨烯（GO）是一種兩親性材料，在生理條件中一般帶有負電荷，通過對GO的修飾可以改變電荷的大小，甚至使其帶上正電荷，如利用聚合物或樹枝狀大分子等聚陽離子試劑。在細胞中，GO可能會與疏水性的、帶正電荷或帶負電荷的物質(zhì)進行相互作用，如細胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等，因此會誘導(dǎo)GO產(chǎn)生毒性。因此在本節(jié)中，我們主要探討GO在細胞（即體外）和體內(nèi)試驗中產(chǎn)生已知的毒性效應(yīng)，以及產(chǎn)生毒性的可能原因。石墨烯材料的結(jié)構(gòu)特點主要由三個參數(shù)決定：(a)層數(shù)、(b)橫向尺寸和(c)化學(xué)組成即碳氧比例）。石墨烯微片的缺陷有時使其無法滿足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ?、隔熱或?qū)岬确矫娴奶厥庖?。氧化石墨技術(shù)

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子，可作為配位體與具有空的價電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復(fù)合材料（EDTA-GO），通過研究發(fā)現(xiàn)其對金屬離子的吸附機制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。制造氧化石墨生產(chǎn)企業(yè)關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機制，研究者也有不同的觀點，目前仍沒有定論。

由于GO表面具有較高的親和力，蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面，因此在生物液體中可以通過蛋白質(zhì)來調(diào)節(jié)GO與細胞膜的相互作用。如，血液中存在著大量的血清蛋白，可能會潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細胞膜的滲透性，抑制了GO對細胞膜的破壞，同時降低了GO的細胞毒性。基于分子動力學(xué)研究分析，他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時，GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn)，特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此，GO與血清蛋白之間是相互影響的。

GO在生理學(xué)環(huán)境下容易發(fā)生聚**影響其負載藥物的能力，因此需要對GO進行功能化修飾來解決其容易團聚的問題。目前功能化修飾主要有以下幾種：（1）共價鍵修飾，由于GO表面豐富的含氧官能團（羥基、羧基、環(huán)氧基），可與多種親水性大分子通過酯鍵、酰胺鍵等共價鍵連接完成功能化，改善其穩(wěn)定性、生物相容性等。常見的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等；（2）非共價鍵修飾[22-24]，GO片層內(nèi)碳原子共同形成一個大的π鍵，能夠通過非共價π-π作用與芳香類化合物相互結(jié)合，不同種類的生物分子也可以通過氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價作用力與GO結(jié)構(gòu)中的SP2雜化部分結(jié)合完成功能化修飾。在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。

GO膜在水處理中的分離機理尚存在諸多爭議。一種觀點認為通過尺寸篩分以及帶電的目標分離物與納米孔之間的靜電排斥機理實現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認為干態(tài)下通過真空過濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3nm。靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產(chǎn)生的負電荷相關(guān)。氧化石墨技術(shù)

石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標。氧化石墨技術(shù)

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實現(xiàn)超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中，探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達9mA/W。氧化石墨技術(shù)